變壓吸附制氮機的選型方法

變壓吸附制氮機（Pressure Swing  Adsorption，簡稱PSA制氮機）是一種采用碳分子篩作為吸附劑的先進氣體分離技術(shù)，它在當今世界的現(xiàn)場供氣方面具有不可替代的地位，普遍應用于各行各業(yè)，在現(xiàn)有幾百家制氮企業(yè)當中，客戶該如何選用一臺性能完好的制氮機，是許多客戶面臨首選難題，對于一臺制氮機的選型涉及問題較多，但只要我們仔細分析、比較、把握重點，就可以得到滿意結(jié)果。

首先，在確定具體型號規(guī)格前（即每小時產(chǎn)氮量、氮氣純度、出口壓力、露點），應著重對制氮機的性能和特點作全面的比較分析，同時要針對自己現(xiàn)有環(huán)境條件，作出正確的選擇。

第一、從以下幾個方面對制氮機進行比較和分析：

a) 整套系統(tǒng)設(shè)計的合理性；

b) 碳分子篩裝填技術(shù)及壓緊方式；

c) 控制閥門的使用壽命；

d) 研究開發(fā)，制造經(jīng)驗、用戶業(yè)績；

第二、影響制氮機成本的因素：

1) 整套系統(tǒng)一次性投資；

2) 分子篩使用壽命；

3) 使用過程中所需的配件壽命及費用；

4) 操作維護、保養(yǎng)費用及電、水、壓縮空氣耗用量；

第三、影響制氮機穩(wěn)定性因素：

制氮機是涉及機、電、儀表集一體高科技術(shù)產(chǎn)品，在長期使用中設(shè)備的穩(wěn)定尤其重要。我們從制氮機的組成不難看出，影響穩(wěn)定性有以下兩點：

1、 控制閥門：

對于變壓吸附制氮機來講，閥門必須具有以下幾點性能：

材質(zhì)性能好，絕對不漏氣；

在接受控制信號的0.02秒內(nèi)完成開或關(guān)動作；能承受頻繁的開、關(guān)，保證足夠長的使用壽命；閥門故障根源。

正常的使用情況下，每只程控閥門在每一個周期（120秒左右）必須開關(guān)一次，按制氮機每年300個工作日計算，每天24小時連續(xù)動行，吸附與解吸周期為4分鐘計，那么每只閥門每年需要開、關(guān)20多萬次。而只要其中一只閥門出現(xiàn)故障都會影響整臺設(shè)備正常。所以閥門連續(xù)使用壽命是制氮機穩(wěn)定可靠的最重要一環(huán)節(jié)。

2、碳分子篩是變壓附制氮機核心：

2.1、碳分子篩性能指標：

a.硬度

b.產(chǎn)氮量（Nm3/T-h）

c.回收率（N2/Air）%

d.填裝密度

以上指標碳分子篩我們均已在出廠時注明，但只能作為參考數(shù)據(jù)，如何使碳分子篩發(fā)揮最大效能，這跟工藝流程以及吸附塔高徑比有著直接的關(guān)系，同時保證分子篩的使用壽命就很有講究：

2.2、碳分子篩裝填技術(shù)：

碳分子篩裝入吸附塔時必須具備專門的填裝技術(shù)，否則極易粉化并導致失效，從工藝流程我們可以發(fā)現(xiàn)，當壓縮空氣高速從吸附塔底部進入時，如果沒有特殊的氣體分布器，分子篩受到氣流的強力沖擊、摩擦，容易造成分子篩的粉化。另外分子篩填入吸附塔內(nèi)是不可能絕對緊密，在使用一段時間后，分子篩之間的空隙在減小，慢慢下沉，如果沒有分子篩自動填補裝置和壓緊裝置，吸附塔上部就會出現(xiàn)明顯空間。當壓縮空氣進入吸附塔下部時，分子篩就會在氣流的沖擊作用力下，在短時間內(nèi)發(fā)生快速的位移，導致分子篩互相碰撞、摩擦并與吸附塔壁發(fā)生撞擊，這樣就容易使分子篩粉化失效。

2.3、空氣中油、水對分子篩的影響：

由于空氣含一定水和油蒸汽，經(jīng)過壓縮機后，如果不經(jīng)嚴格空氣凈化處理，油蒸汽容易被碳分子篩所吸附，并難以脫附，填塞分子篩孔徑，導致分子篩“中毒”失效。所以在壓縮空氣進入吸附塔前設(shè)置嚴格空氣凈化裝置，是保證分子篩使用壽命必不可少的一環(huán)。水對分子篩來講雖然不是致命的，但會使分子篩吸附“負荷”增加，即影響其吸附O2、CO2之能力，因此壓縮空氣干燥除水，是提高分子篩吸附能力和穩(wěn)定不可忽視的問題。

3、方案剖析

整套制氮裝置包含以下幾部分：

3.1 構(gòu)成

空壓機空氣凈化裝置空氣儲罐氧氮分離系統(tǒng)氮氣儲罐。

3.1.1空壓機

空壓機是提供氣源的主要部分，經(jīng)過壓縮的空氣首先通入壓縮空氣凈化組件除水、除油后進入空氣凈化組件。

3.1.2空氣凈化裝置

空氣凈化組件由高效過濾器、冷凍干燥機、精過濾器、超精過濾器、催化劑除油器等組成，壓縮空氣進入管道過濾器除去＞1μm的微粒及大部分的水，保障冷凍干燥機和后級過濾器的正常使用，經(jīng)冷凍干燥機使之強制冷卻到5左右，使空氣中的水汽凝結(jié)成水，通過分水過濾器分離并過濾后，由排污閥排出，使壓縮空氣露點達到-10，經(jīng)精過濾器過濾＞0.01μm的微粒及油水，再進入超精過濾器過濾油、水;過濾精度＞0.001μm,經(jīng)除油器中的活性碳吸附殘余的微量的油霧，得到潔凈的壓縮空氣通過管道進入氮氧分離系統(tǒng),保證分子使用長壽。

3.1.3空氣儲氣罐組件

空氣儲氣罐其作用是保證系統(tǒng)的平穩(wěn)用氣，降低氣流脈動，起緩沖作用，從而減小系統(tǒng)壓力波動，使壓縮空氣平穩(wěn)地通過壓縮空氣凈化系統(tǒng)，以便充分除去油水雜質(zhì)，減輕后續(xù)PSA氧氮分離裝置的負荷。同時，在氧氮分離系統(tǒng)進行周期工作切換時，也為氧氮分離系統(tǒng)提供短時間內(nèi)迅速升壓所需的大量壓縮空氣，從而使吸附塔內(nèi)的吸附壓力很快上升到工作壓力，保證了設(shè)備穩(wěn)定運行。

3.1.4氧氮分離系統(tǒng)

氧氮分離系統(tǒng)是制氮機的

核心部分，由兩只吸附塔、壓縮裝置、程控閥、等部件組成，我院采用高品質(zhì)的進口閥門，無泄漏使用壽命長達300萬次以上，為整套裝置提供了可靠的性能保障。

3.1.5氮氣緩沖罐

氮氣緩沖罐主要是由緩沖罐、粉塵過濾器、流量計、調(diào)壓閥、節(jié)流閥等組成，以用戶現(xiàn)場提供穩(wěn)定的氮氣源。

總結(jié)：通過以上的方案剖析，我們可以對制氮機結(jié)構(gòu)及組成有了一定的認識和理解，但對于不同的環(huán)境工況以及不同的工藝使用條件，設(shè)備在配置會有一定的選擇性。